航天机器人技术促进海洋探测

航天机器人技术促进海洋探测

最初为帮助宇航员进行失重训练而开发的水下机器人，目前正在地中海进行测试。未来，这样的机器人有望在海底执行复杂的任务，如搜寻失事飞机的黑匣子、地质勘探，以及保护和发掘古代海盗沉船遗址等。

在国际空间站中，机器人正发挥着越来越重要的作用。例如，当宇航员需要进行一项微小的维修任务时，机械臂可将相关的工具递给他们。但是，在失重状态下，人与机器人的合作可能会存在一定的障碍。比如，如果宇航员使用机械臂不熟练，不能及时抓取其递送过来的工具，这些工具就会散落在太空中，宇航员的工作也将受到影响。因此，欧空局（ESA）在决定制造机器人助手之前，希望能够先研究出一种训练方法，让宇航员在离开地球前完成相关训练，以帮助他们熟练地在太空中使用和抓握工具。

ESA与意大利泰雷兹·阿莱尼亚宇航公司合作，制造出一款三臂机器人——Eurobot，并将其置于一个游泳池中，模拟失重环境，供宇航员进行机器人作业训练。意大利Graal技术公司在机器人控制器开发方面经验丰富，并为该三臂机器人的开发提供了帮助。他们开发的机器人产品拥有3个机械臂，每个机械臂既可作为步足执行行走任务，也可用作抓手完成抓取动作。然后，研究人员为机器人安装了气囊装置，为每个机械臂添加很多“脂肪”，最后，该机器人看起来像“米其林人”一样。但这样制造出来的机器人每一部分都有中性浮力，体积庞大，操作困难。

为了解决这个问题，Graal技术公司的研究人员对其运动模式进行了优化，引入了“蟹行”方式，为机械臂提供了运动所需的空间。这种设计解决了机器人的运动问题。自此，Graal技术公司的机器人在位于德国科隆的ESA欧洲宇航员中心用于宇航员训练。

▲ 水下机器人

在航天领域的研发经验引领Graal技术公司走向海洋探索领域。2006年，ESA的项目结束后，Graal技术公司的研究人员意识到ESA宇航员机器人技术在水下机器人领域的商业化潜力，研究方向开始向水下空间探索领域转移。在欧洲委员会的资助下，Graal技术公司开始实施宇航员机器人技术的商业化转化工作。市场上现有的水下机器人大多是靠液压驱动的，虽然液压能够提供能量，但其精细控制性能相对较差。Graal技术公司的机器人靠电力进行驱动，同时具有精细运动和靶向行动的能力。

意大利热那亚大学的教授Giuseppe Casalino率先提出了合作请求。Giuseppe Casalino教授希望建立一个机器人原型，未来用于海底考古或者搜寻失事飞机的黑匣子。他非常喜欢Graal技术公司为Eurobot开发的机械臂，因为其能够在不降低强度的情况下精确地执行任务。

▲ ESA宇航员利用Eurobot进行训练

目前，执行重型任务的机器人通常需使用强度较高、形体笨重的液压机械臂，而生物学家和考古学家所使用的机械臂则擅长完成非常精细的工作。Giuseppe Casalino教授希望开发出介于两者之间的产品。作为欧洲委员会资助项目的一部分，Graal技术公司与Giuseppe Casalino教授及其团队开展了合作。研究人员将Graal技术公司的“宇航员机器人机械臂”与水下装置相结合，创建了一种可以在水下完成不同抓取任务的自动化系统。该装置在巴利阿里群岛附近的地中海海域成功进行了测试，测试深度约为10m～30m。

▲ Graal技术公司与ESA合作开发的Eurobot三臂机器人

现在，意大利马里斯国家项目正在测试2个配有这种最初为宇航员训练开发的特殊机械臂装置。在水下，这些机械臂能够抓取大型的物体，巧妙地对其进行操作，并能够将其从一个地方移动到另一个地方。此外，即将开展的一项石油和天然气勘探项目也将配备一个或两个机械臂产品。据称，这种机械臂有利于在油气开采工业中降低成本，因此，具有广阔的商业化应用前景。下一步，这些机械臂将在北海或地中海约500m深度的海域进行为期一年的测试。

最后，欧洲委员会还将资助一个水下开采项目——Robust，也将使用这种机械臂。因此，该机械臂在水下资源开采领域具有较为广阔的应用前景。

研究人员指出，水下工作遇到的挑战类似于在太空中遭遇的问题。他们相信，未来，水下机器人将替代潜水员执行多种危险任务，如维护近海海洋植物和检查海底管道等。

Graal技术公司从与ESA在航天机器人的开发合作项目中获得了宝贵的经验，这一合作经历又在水下机械手的开发应用中发挥了核心作用，对于Graal技术公司的发展起到了重要的作用。

（唐甜）

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